Получение бутандиола: промышленные и лабораторные методы синтеза

Время чтения: 30 минут

Автор статьи: Автор

Дата размещения материала: 10-05-2026

Бутандиол: изомеры, свойства и промышленная значимость

Бутандиол-1,4 — ключевое промышленное соединение среди четырёх структурных изомеров бутандиола с общей формулой C₄H₁₀O₂. Выбор маршрута синтеза напрямую определяется положением гидроксильных групп: именно оно задаёт реакционную способность молекулы и конечные продукты переработки. Тетрагидрофуран (ТГФ), полибутилентерефталат (ПБТ) и гамма-бутиролактон (ГБЛ) — три важнейших продукта из бутандиол-1,4 — и именно их промышленная значимость обусловливает высокий спрос на синтез этого диола.

Структурные изомеры бутандиола: обзор

Все четыре изомера бутандиола имеют одинаковую молекулярную формулу C₄H₁₀O₂ (молярная масса 90,121 г/моль), однако различаются положением гидроксильных групп в цепи бутана.

Бутан-1,4-диол (1,4-BDO) — HO—(CH₂)₄—OH, CAS 110-63-4. Гидроксильные группы на атомах C1 и C4. Единственный ахиральный изомер в ряду.
Бутан-1,3-диол — гидроксильные группы на C1 и C3. Хиральное соединение; существует в виде (+)- и (−)-энантиомеров и рацемата.
Бутан-1,2-диол — вицинальный диол, группы на C1 и C2.
Бутан-2,3-диол — симметричный диол, группы на C2 и C3. Образует три стереоизомерные формы: (R,R)-, (S,S)- и мезо-.

Ахиральность бутандиол-1,4 упрощает его синтез и очистку по сравнению с хиральными изомерами. Положение гидроксильных групп определяет как реакционную способность, так и выбор синтетического маршрута.

1,4 бутандиол 99% (0,5 л.)

1600

р.

Перейти в каталог

Приобретайте высококачественный 99% бутандиол, сделанный на заводах в Германии, Японии, Малайзии и Китае. Всегда в наличии большие партии 1,4 бутандиола на собственных складах в России. Наличие сертификатов качества на продукцию, быстрая доставка в любой город и накопительная система скидок на оптовые партии бутандиола.

Физико-химические свойства изомеров бутандиола

Физические характеристики изомеров существенно различаются, что напрямую влияет на технологические решения при синтезе и переработке.

*Зависит от стереоизомерной формы
Высокая динамическая вязкость бутандиол-1,4 при 20 °C (84,9 мПа·с) создаёт практические трудности при перекачке и дозировании в промышленных условиях. Стереоизомерная сложность 2,3-бутандиола дополнительно осложняет его выделение.

Химические свойства бутандиола, значимые для синтеза

Знание ключевых химических превращений бутандиол-1,4 необходимо как для проектирования синтеза, так и для предотвращения нежелательных реакций при выделении продукта. Более 50% производимого в мире бутандиол-1,4 направляется на получение тетрагидрофурана.

Дегидратация → ТГФ: нагрев с H₃PO₄ или паровая фаза над ZrO₂ — образуется тетрагидрофуран; наиболее масштабное промышленное превращение.
Дегидрирование → ГБЛ: медные или благородные металлы, 200–300 °C — образуется гамма-бутиролактон и ТГФ. Оба процесса обратимы при повышенных температурах, поэтому режим очистки требует строгого контроля.
Этерификация → полиэфиры: реакция с дикарбоновыми кислотами (янтарной, адипиновой, терефталевой) даёт линейные полиэфиры; терефталевый маршрут — полибутилентерефталат (ПБТ); янтарный и адипиновый — биоразлагаемые PBS и PBA.
Реакция с NH₃: образование пирролидина; с H₂S: тетрагидротиофен; с HCl: 1,4-дихлорбутан.

Закажите оптовую партию бутандиола у нас и получите прогрессивную скидку на объем заказа

Заполните форму или свяжитесь с нами любым удобным способом, мы расскажем вам про условия доставки и персональные условия

Области применения бутандиола и промышленная значимость

Мировой рынок потребления бутандиол-1,4 растёт на 7–8% ежегодно, причём в Азии (прежде всего в Китае) этот показатель превышает 10% в год. Азиатско-Тихоокеанский регион занимает доминирующую долю глобального рынка.

Бутандиол-1,4: тетрагидрофуран (ТГФ) — растворитель и мономер ПТМЭГ; полибутилентерефталат (ПБТ) — конструкционные пластики; гамма-бутиролактон (ГБЛ) — растворитель и прекурсор NMP; полиуретаны — эластомеры и покрытия.
Бутандиол-1,3: косметические увлажнители; фармацевтические вспомогательные вещества; синтез 1,3-бутадиена; полиэфиры.
Бутандиол-1,2: замена пропиленгликоля; поверхностно-активные вещества; промышленные растворители.
Бутандиол-2,3: растворители; синтез метилэтилкетона (МЭК) дегидратацией; производство бутадиена двойной дегидратацией; антифризные композиции.

Россия в значительной мере зависит от импорта бутандиол-1,4, что делает развитие отечественных производственных мощностей стратегически актуальной задачей.

Получение 1,4-бутандиола: промышленные методы синтеза

Для промышленного производства бутандиол-1,4 разработано семь принципиально различных маршрутов. Каждый отличается сырьём, катализаторами, условиями процесса и экономическими показателями. Если вы выбираете маршрут для нового производства, ключевой вопрос — не «какой метод лучше», а «какой метод лучше подходит вашей сырьевой базе».

Метод Реппе: ацетиленовый маршрут получения 1,4-бутандиола

Метод Реппе — исторически первый и до сих пор один из наиболее распространённых промышленных маршрутов. Процесс включает две последовательные стадии.

Стадия 1 — этинилирование формальдегида. Ацетилен реагирует с формальдегидом в присутствии медно-висмутового катализатора при 90–100 °C и давлении около 5 бар. Продуктом является бутин-2-диол-1,4:
HC≡CH + 2 CH₂O → HOCH₂—C≡C—CH₂OH

Стадия 2 — гидрирование бутин-2-диол-1,4. Промежуточный продукт гидрируется на катализаторе Ренея (никель) или Cu-Cr при 50–120 °C:
HOCH₂—C≡C—CH₂OH + 2 H₂ → HO—(CH₂)₄—OH

Селективность по бутандиол-1,4 составляет 85–90%. На долю этой технологии приходится около 40% мирового производства бутандиола. Среди преимуществ — хорошо отработанная технология и высокая воспроизводимость. Главный недостаток — использование ацетилена: взрывоопасного и токсичного сырья, требующего специальных мер безопасности. BASF и Shanxi Sanwei (Китай) — крупнейшие производители, применяющие процесс Реппе.

Гидрирование малеинового ангидрида: современный промышленный маршрут

Малеиновый ангидрид (МА) стал основой одного из наиболее экономически привлекательных современных маршрутов. Процесс реализован компанией Davy Process Technology (DPT, ныне Johnson Matthey) и активно применяется в Европе и Северной Америке.

Маршрут включает три ключевые стадии: этерификация МА до диметилмалеата; паровой гидрогенолиз диметилмалеата до смеси бутандиол-1,4, ТГФ и ГБЛ (Cu-Zn или Cu-Cr катализатор, T = 150–250 °C, P(H₂) = 50–100 бар); разделение продуктов ректификацией. Выход целевого продукта достигает 90–95%. Принципиальное преимущество перед методом Реппе — отсутствие ацетилена в сырьевой базе. Лицензирование ведёт Johnson Matthey под торговой маркой DAVY™.

Метод Дэви: синтез на основе н-бутана

Метод Дэви представляет собой интегрированное расширение предыдущего маршрута: вместо готового малеинового ангидрида используется дешёвый н-бутан. На первой стадии н-бутан окисляется до малеинового ангидрида на ванадий-фосфорном катализаторе (VPO) при температуре около 400 °C с выходом МА за проход около 50%. Далее малеиновый ангидрид перерабатывается по той же схеме: этерификация — гидрогенолиз — бутандиол-1,4.

Н-бутан значительно дешевле малеинового ангидрида как товарного продукта, что делает метод Дэви предпочтительным при наличии доступа к C₄-фракции нефтепереработки. BP Chemicals и Huntsman используют этот маршрут на своих производственных площадках.

Оксосинтез из аллилового спирта: маршрут Kuraray/Lyondell

Этот маршрут основан на гидроформилировании аллилового спирта синтез-газом (CO/H₂). Технология разработана японской компанией Kuraray и впоследствии лицензирована Lyondell и Arco Chemical Technology.

Процесс включает две стадии. Гидроформилирование: аллиловый спирт + CO/H₂ → 4-гидроксибутиральдегид (ГБА); условия: T = 80–100 °C, P = 0,5–1,0 МПа, Rh-катализатор с трифенилфосфином. Гидрирование ГБА даёт бутандиол-1,4. Rh-катализаторы обеспечивают высокую региоселективность и допускают регенерацию. В России испытания производства бутандиол-1,4 из аллилового спирта методом гидроформилирования проводились во ВНИИПИМ (Тула).

Бутадиеновый метод: синтез через аллилацетат

Бутадиеновый маршрут использует доступность C₄-фракции крекинга. Схема: бутадиен + уксусная кислота → аллилацетат; гидроформилирование → 4-ацетоксибутанол; гидрирование → насыщенный ацетоксиспирт; гидролиз → бутандиол-1,4 + уксусная кислота. Доступность бутадиена из C₄-фракций — главное сырьевое преимущество. Недостаток — многостадийность и накопление ацетатных побочных продуктов. Маршрут применяется преимущественно на ряде азиатских объектов.

Пропиленоксидный метод получения 1,4-бутандиола

Пропиленоксидный маршрут разработан ARCO/Lyondell и General Electric. Основная цепочка: пропиленоксид → акролеин → β-гидроксимасляный альдегид → бутандиол-1,4 (гидрирование). Существует и альтернативная ветвь — через аллиловый спирт с последующим оксосинтезом, что пересекается с маршрутом Kuraray. Пропиленоксид — доступное промышленное сырьё, что делает метод привлекательным для производителей, уже работающих с пропиленовой химией.

Биотехнологический синтез 1,4-бутандиола: «зелёный» маршрут

Биотехнологическое получение бутандиол-1,4 — наиболее молодой и перспективный промышленный маршрут. Американская компания Genomatica разработала способ производства из возобновляемого сырья (глюкоза, ксилоза, сахароза) с использованием метаболически инженерных штаммов Escherichia coli.

Метаболический путь: глюкоза → сукцинат → сукцинил-CoA → 4-гидроксибутират → бутандиол-1,4. Достигнутые выходы в промышленных ферментёрах составляют 70–80 г/л. Снижение углеродного следа по сравнению с нефтехимическими процессами — 50–70%. Перспективным направлением является также анаэробная ферментация монооксида углерода из отходящих газов металлургических производств: маршрут «отходы → химикаты» без использования пищевого сырья.

Получение 1,2-бутандиола: лабораторные и промышленные подходы

Бутандиол-1,2 производится в значительно меньших объёмах, чем бутандиол-1,4, однако занимает свою нишу в косметической, фармацевтической и тонкой химической промышленности. Ниже рассмотрены три основных метода его получения.

Гидролиз 1,2-эпоксибутана: основной промышленный путь

Промышленный синтез бутандиол-1,2 основан на двухстадийном процессе. Стадия 1 — эпоксидирование бутена-1 надкислотой или по HPPO-технологии до 1,2-эпоксибутана. Стадия 2 — кислотный гидролиз разбавленной H₂SO₄ при T = 50–100 °C:
Эпоксибутан + H₂O → HO—CH(CH₂CH₃)—CH₂OH
Выход бутандиол-1,2 составляет 85–90%. Основные побочные продукты — ди- и полигликоли. Для их минимизации необходимо поддерживать большой избыток воды (мольное соотношение вода:эпоксид ≥ 10:1) и контролировать pH реакционной среды.

Дигидроксилирование бутена: лабораторный синтез

Дигидроксилирование бутена-1 тетраоксидом осмия (OsO₄) — стандартный лабораторный метод получения цис-1,2-диолов с высокой стереоселективностью. Выход достигает 80–90% при строгом цис-стереохимическом контроле. Это принципиальное отличие от гидролиза эпоксида, который даёт транс-диол.
Перманганат калия (KMnO₄) служит более дешёвой, но менее селективной альтернативой; реакцию проводят при 0–5 °C для подавления дальнейшего окисления. Асимметричное дигидроксилирование по Шарплессу (AD-mix-α или AD-mix-β) позволяет получать оптически чистые энантиомеры — этот подход незаменим в фармацевтическом синтезе.

Лабораторные методы получения 1,2-бутандиола: сравнение подходов

Гидролиз 1,2-эпоксибутана — доступные реагенты, воспроизводимый выход 85–90%, простое аппаратурное оформление; транс-стереохимия, побочные полигликоли при избытке эпоксида.
Дигидроксилирование OsO₄ — строгая цис-селективность, выход 80–90%, применимо к асимметричному синтезу (AD-mix); высокая токсичность и стоимость OsO₄, ограниченный масштаб.
Дигидроксилирование KMnO₄ — дёшево, реагент широко доступен; низкая селективность, риск переокисления, требует строгого температурного контроля (0–5 °C).

Для лабораторий без специализированного оборудования гидролиз эпоксида остаётся наиболее практичным выбором.

Получение 1,3-бутандиола: синтез через альдольную конденсацию

Бутандиол-1,3 востребован в фармацевтике, пищевой промышленности и косметике как безопасный увлажнитель и растворитель. Его мировое производство на порядок уступает бутандиол-1,4 по объёму, однако спрос стабильно растёт. Промышленное производство базируется на альдольной конденсации ацетальдегида с последующим гидрированием.

Альдольная конденсация ацетальдегида: классический промышленный метод

Промышленный синтез бутандиол-1,3 реализуется в две стадии.

Стадия 1 — альдольная конденсация. Ацетальдегид обрабатывается щёлочью (NaOH, Ba(OH)₂ или Ca(OH)₂) в водной среде при 0–20 °C. Продуктом является 3-гидроксибутаналь:
2 CH₃CHO → CH₃CH(OH)—CH₂CHO

Температурный контроль на этой стадии принципиально важен: при повышении температуры альдоль легко дегидратируется до кротонового альдегида, что резко снижает выход целевого продукта.

Стадия 2 — гидрирование. 3-Гидроксибутаналь гидрируется на скелетном никеле или Ru/C катализаторе при T = 60–120 °C, P(H₂) = 20–50 бар. Типичный выход бутандиол-1,3 составляет 75–85%.

Гидрирование 3-гидроксибутаналя до 1,3-бутандиола

Стадия гидрирования требует тщательного подбора условий. Чистота бутандиол-1,3 после гидрирования достигает 94–97%; для выхода на товарную спецификацию необходима последующая ректификация. Температуру на стадии гидрирования не следует поднимать выше 120 °C: это ведёт к дегидратации и образованию бутанолов и простых эфиров.

Биохимические пути получения 1,3-бутандиола

Биотехнологическое получение бутандиол-1,3 реализуется через метаболический путь деградации жирных кислот: ацетоацетил-CoA → 3-гидроксибутирил-CoA → 3-гидроксибутиральдегид → бутандиол-1,3. Исследования ведутся на штаммах E. coli и Cupriavidus necator. Достигнутые выходы на лабораторном и пилотном уровне составляют 5–10 г/л — примерно в 8 раз ниже, чем для биосинтеза бутандиол-1,4. Промышленное масштабирование биосинтеза бутандиол-1,3 возможно в горизонте 5–10 лет при сохранении текущих темпов R&D.

Получение 2,3-бутандиола: биотехнологический и химический синтез

Бутандиол-2,3 — единственный изомер, для которого биотехнологический маршрут является основным уже сегодня, а не остаётся делом будущего. Стереохимическая сложность (три формы: (R,R)-, (S,S)- и мезо-) определяет как выбор метода синтеза, так и сложность выделения продукта.

Ферментативный синтез 2,3-бутандиола: микробиологический путь

Биотехнологическое получение бутандиол-2,3 основано на классическом метаболическом пути брожения: глюкоза → пируват → ацетолактат → ацетоин → 2,3-бутандиол. Ключевые ферменты: ацетолактатсинтаза, ацетолактатдекарбоксилаза и 2,3-бутандиолдегидрогеназа.

Основные продуцирующие микроорганизмы:

Klebsiella pneumoniae — наиболее изученный промышленный продуцент; штамм KMK-02 потребляет 70 г/л глюкозы с выходом около 70% от теоретического максимума. Делеция гена pflB существенно снижает образование побочных продуктов.
Bacillus subtilis — безопасный GRAS-статус, предпочтителен для пищевых применений.
Serratia marcescens — высокие выходы в оптимизированных процессах; в оптимизированных условиях достигаются концентрации 80–90 г/л.

Анаэробная микробная ферментация монооксида углерода
из отходящих газов металлургических производств представляет перспективный маршрут «промышленные отходы → химикаты» (патент EA018720B1). Разделение стереоизомерных форм (R,R)-, (S,S)- и мезо-бутандиол-2,3 остаётся главной технической сложностью промышленного масштабирования.

Химические методы получения 2,3-бутандиола

Химический синтез бутандиол-2,3 основан на стереоспецифическом дигидроксилировании бутена-2. Геометрия исходного алкена напрямую определяет конфигурацию продукта: цис-бутен-2 + OsO₄ даёт мезо-2,3-бутандиол (синфациальное присоединение); транс-бутен-2 + OsO₄ — рацемат (R,R)/(S,S)-2,3-бутандиола. Выход при дигидроксилировании составляет 70–85%.

Пинаколиновая реакция — восстановительное сочетание ацетальдегида (электрохимически или с Mg в спиртовой среде) — даёт 2,3-бутандиол как рацемат. Метод прост аппаратурно, но стереоселективностью не отличается и применяется преимущественно в лабораторной практике.

Перспективы промышленного производства 2,3-бутандиола

Мировой рынок 2,3-бутандиола в 2025 году оценивается в 307 млн долл. США с прогнозом роста до 477 млн долл. к 2035 году при CAGR 4,5%. Основные направления применения: МЭК (дегидратация), бутадиен (двойная дегидратация), растворители и антифризные композиции. Главный технический барьер — низкая концентрация продукта в ферментационном бульоне (5–10 мас.%), что делает стадию выделения экономически доминирующей в структуре затрат.

Сравнительный анализ методов получения бутандиола

Универсально лучшего метода синтеза бутандиола не существует. Выбор всегда определяется конкретной задачей, масштабом производства и доступными ресурсами. Ниже приведены практические критерии и сравнительные данные по основным маршрутам получения бутандиол-1,4.

Критерии выбора метода синтеза: практические рекомендации

Целевой изомер — 1,4-, 1,3-, 1,2- или 2,3-бутандиол; каждый изомер имеет свой набор доступных маршрутов.
Масштаб производства — тоннажное промышленное производство, опытная установка или лабораторный синтез.
Доступность сырья — ацетилен, н-бутан, малеиновый ангидрид, аллиловый спирт (с синтез-газом), глюкоза или CO.
Требуемая чистота и стереоселективность — технический (99,0%) или реактивный (99,5%+) сорт; рацемат или оптически чистый продукт.
Экологические требования — ESG-политика компании, регуляторное давление ЕС, доступность зелёных сертификатов.

Три типовых сценария с рекомендациями: при лабораторном синтезе бутандиол-1,4 в малых объёмах оптимально гидрирование производного малеиновой кислоты — безопасно, воспроизводимо, без ацетилена. При промышленном производстве с доступом к н-бутану метод Дэви обеспечивает минимальную себестоимость сырья.

Для «зелёного» производства из возобновляемого сырья биосинтез по технологии Genomatica снижает CO₂-след на 50–70% и отвечает ESG-критериям. Метод Реппе остаётся оправданным при наличии отработанной ацетиленовой инфраструктуры.

Экономические и экологические аспекты производства бутандиола

Себестоимость производства бутандиол-1,4 существенно варьируется в зависимости от маршрута и региона. Гидрирование малеинового ангидрида (DAVY™) и метод Дэви обеспечивают наименьшую себестоимость (~$900–1 100/т) за счёт доступного сырья. Метод Реппе обходится несколько дороже (~$1 100–1 300/т) из-за затрат на безопасное обращение с ацетиленом; оксосинтез (Kuraray) с Rh-катализаторами и синтез-газом находится в том же диапазоне. Биотехнологическое получение сегодня остаётся наиболее затратным (~$1 200–1 500/т), хотя разрыв постепенно сокращается — и при ужесточении углеродного регулирования картина может измениться быстрее, чем кажется.

Растущие требования ESG и регуляторное давление ЕС (REACH, Green Deal) последовательно смещают предпочтения крупных потребителей в сторону «зелёных» маршрутов. Биотехнологическое получение сегодня проигрывает нефтехимическим методам по удельным затратам, но выигрывает по углеродному следу. Этот баланс будет определять конкурентоспособность маршрутов в горизонте 2030–2035 годов — хотя точные сроки перехода остаются предметом споров в отрасли.

Очистка и контроль качества бутандиола после синтеза

Стадия выделения и очистки нередко недооценивается в синтетической литературе, хотя именно она определяет товарный сорт продукта. Без правильно выстроенной ректификации даже высокий выход на стадии синтеза не гарантирует соответствия спецификациям. Для бутандиол-1,4 с его высокой вязкостью (84,9 мПа·с) и температурой кипения 228 °C выбор режима вакуумной ректификации имеет особое значение.

Методы очистки и ректификации бутандиола

Стандартная последовательность очистки бутандиол-1,4 после синтеза включает несколько стадий. Нейтрализация реакционной смеси — недостаточная нейтрализация является наиболее распространённой причиной тёмной окраски готового продукта; эта стадия обязательна перед ректификацией. Отгонка воды проводится при атмосферном или слегка пониженном давлении.

Вакуумная ректификация при рабочем давлении 1–10 мбар (температура верха колонны около 120–130 °C при 1 мбар, число теоретических тарелок 20–40) необходима для предотвращения термического разложения продукта.

При переработке биотехнологических продуктов необходима предварительная стадия концентрирования ферментационного бульона (выпаривание или мембранная фильтрация), поскольку исходная концентрация продукта составляет лишь 5–10 мас.%.

Аналитический контроль качества бутандиола

Нормы чистоты: технический сорт — ≥99,0%, реактивный сорт — ≥99,5%.

Газовая хроматография (ГХ, FID) — основной метод количественного определения; позволяет разделить все четыре изомера бутандиола.
¹H ЯМР-спектроскопия — подтверждение структуры и изомерной чистоты; незаменима при разработке и валидации синтеза.
ИК-спектроскопия — экспресс-идентификация функциональных групп; применяется для входного контроля.
Показатель преломления — оперативный мониторинг концентрации в процессе; для бутандиол-1,4: n²⁰D = 1,4461.
Цветность по шкале APHA — норма ≤10 APHA для реактивного сорта; превышение указывает на неполную нейтрализацию или термическое разложение.
Кислотное число — норма ≤0,05 мг KOH/г; контролирует остаточную кислотность после нейтрализации.
Содержание воды (метод Карла Фишера) — норма ≤0,1% для большинства технических применений.

Регуляторный статус бутандиола: что необходимо знать при работе с веществом

Любая организация, работающая с бутандиол-1,4 в России, должна учитывать его правовой статус как прекурсора. Это напрямую влияет на порядок хранения, документооборот и допустимые каналы реализации.

Правовой и регуляторный статус 1,4-бутандиола в России и мире

Россия. Бутандиол-1,4 в концентрации 15% и более включён в Таблицу II Списка IV Перечня наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров, подлежащих контролю в РФ (Постановление Правительства РФ № 681). Основание — метаболизм вещества в организме: бутандиол-1,4 превращается в гамма-бутиролактон (ГБЛ), обладающий психоактивным действием.

Производство, хранение и переработка для промышленных и исследовательских целей разрешены при соблюдении требований учёта и отчётности; продажа в концентрации менее 15% не ограничена. Регуляторная среда активно меняется: в 2024 году депутаты Законодательного собрания Санкт-Петербурга предложили запретить продажу физическим лицам, а в июле 2025 года сенатор Андрей Кутепов предложил снизить порог контроля с 15% до 3%.

Параметры безопасности. LD₅₀ (крысы, перорально) = 1 525 мг/кг. Классификация GHS: сигнальное слово «Осторожно» (Warning), пиктограмма — восклицательный знак.

Международный контекст. В ЕС бутандиол-1,4 зарегистрирован в рамках REACH как промышленный химикат без ограничений на производство. В США вещество не включено в списки DEA как контролируемое, однако ряд штатов ввёл собственные ограничения на розничную продажу.

Заключение: выбор оптимального метода получения бутандиола

Для бутандиол-1,4 промышленный выбор сегодня определяется двумя доминирующими маршрутами: гидрирование малеинового ангидрида (метод DAVY™) при наличии н-бутана или метод Реппе на действующих ацетиленовых мощностях; для «зелёного» производства — биосинтез по технологии Genomatica. Бутандиол-1,3 в промышленности получают альдольной конденсацией ацетальдегида, тогда как биотехнологический маршрут остаётся делом ближайшего десятилетия. Для бутандиол-1,2 промышленным стандартом служит гидролиз эпоксида, а в лаборатории при необходимости стереоконтроля применяют дигидроксилирование. Бутандиол-2,3 производится преимущественно ферментацией — это единственный изомер, для которого биотехнологический маршрут уже является основным.

Постепенный переход к биотехнологическим методам, требования зелёной химии и использование промышленных отходящих газов (CO из металлургии) как субстрата ферментации меняют экономику синтеза диолов быстрее, чем предполагалось пять лет назад. Тем не менее универсально превосходящего метода не существует.

Метод Реппе и гидрирование малеинового ангидрида обеспечивают около 80% мирового производства бутандиол-1,4.

Биосинтез (Genomatica) снижает углеродный след на 50–70%, но пока дороже нефтехимических маршрутов.

Выбор метода определяется тремя факторами: целевой изомер, масштаб и доступное сырьё.

В России бутандиол-1,4 (≥15%) — прекурсор Списка IV; легальный промышленный оборот разрешён при соблюдении учётных требований.

Frequently Asked Questions

Какой метод получения 1,4-бутандиола наиболее распространён в промышленности?

Два маршрута делят большую часть мирового производства: метод Реппе (этинилирование формальдегида с последующим гидрированием бутин-1,4-диола, около 40% мирового объёма) и гидрирование малеинового ангидрида по технологии DAVY™ (Johnson Matthey). Второй предпочтителен в Европе и Северной Америке из-за отсутствия ацетилена в сырьевой базе и более низкой себестоимости (~$900–1 100/т).

Чем отличается бутандиол-1,4 от бутандиол-1,3?

Оба изомера имеют формулу C₄H₁₀O₂, но гидроксильные группы расположены в разных позициях цепи. Бутандиол-1,4 — ахиральное соединение, основное промышленное сырьё для ТГФ, ПБТ и ГБЛ. Бутандиол-1,3 — хиральный диол, применяемый в косметике и фармацевтике; получают его альдольной конденсацией ацетальдегида, а не методом Реппе.

Как получают 2,3-бутандиол в промышленных условиях?

Основной промышленный маршрут — микробная ферментация. Микроорганизмы Klebsiella pneumoniae и Bacillus subtilis конвертируют глюкозу через пируват и ацетоин в 2,3-бутандиол с выходом до 80–90 г/л в оптимизированных процессах. Химические методы (дигидроксилирование бутена-2) применяются преимущественно в лаборатории для получения стереохимически чистых форм.

Можно ли купить 1,4-бутандиол в России без ограничений?

Продукт в концентрации менее 15% реализуется без ограничений. При концентрации 15% и выше вещество включено в Таблицу II Списка IV прекурсоров (Постановление Правительства РФ № 681): промышленный оборот разрешён при соблюдении учётных требований, однако незаконная реализация влечёт административную ответственность. Регуляторная среда продолжает ужесточаться.

Какова чистота 1,4-бутандиола технического и реактивного сортов?

Технический сорт — ≥99,0% по ГХ (FID). Реактивный сорт — ≥99,5% с дополнительными ограничениями: цветность ≤10 APHA, кислотное число ≤0,05 мг KOH/г, содержание воды ≤0,1%. Для подтверждения изомерной чистоты применяют ¹H ЯМР-спектроскопию.