Селективное гидрирование фурановых соединений на медных катализаторах

АННОТАЦИЯ

Фурфурол и его карбонильные () производные селективно гидрируются на различных медных катализаторах в широком интервале температур и давления. Выбраны оптимальные условия для получения фурановых спиртов путем каталитического гидрирования фурфурилиденкетонов на различных медных катализаторах.

ABSTRACT

Furfural and its ()carbonylic derivatives are selectively hydrogenated over various copper catalysts in a wide range of temperatures and pressure. Optimal conditions of furan alcohol production through catalytic hydrogenation of furfuryliden ketones over various copper catalysts are selected.

Ключевые слова: медные катализаторы, фурфурол, фурфуриловый спирт, селективность, растворитель, носитель, фурфурилиденкетоны, фурановые спирты, модификация фурановых полимеров фурановыми спиртами.

Keywords: coppers catalysts, furfural, furfural alcohol, selectivity, solvent, carrier, furfural ketones, furans alcohol, modifications of furan polymers with furans alcohols.

Селективное гидрирование фурфурилиденкетонов на различных медных катализаторах с целью получения кетонов, и спиртов фуранового ряда является актуальной проблемой. Например, продукт селективной гидрогенизации фурфурола - фурфуриловый спирт является многотоннажным продуктом и широко применяется в промышленности [Г-3]. Целью настоящей работы является исследование процесса селективной гидрогенизации фурфурола и его производных (фурфурилиденкетонов) на различных медных катализаторах и определения оптимальных условий реакций. Хромит меди, и медь Ренея селективно гидрируют двойные связи в боковой цепи, карбонильной группы в фурановых соединениях, но не гидрируют двойные связи фуранового цикла. При высокой температуре (200-240 °С) медные катализаторы подвергают гидрогенолизу фуранового цикла. Фуфурол на различных медных катализаторах селективно гидрируется до фурфурилового спирта с высокой селективностью (96-99 %). На медных катализаторах при температуре 200-240°С (1 атм) с высоким выходом (92%) образуется сильван. Активность хромита меди по сравнению со скелетным Cu- Аl катализатором выше на 20% в вышеуказанных реакциях. Мы провели каталитическую гидрогенизацию фурфурилиденацетона (ФА), дифурфурилиденацетона (ДИФА) и других фурфурилиденкетонов в присутствии хромита меди и Cu- А1 катализаторов при температуре 100 -130 °С под давлением водорода 60-100 кг.с/см² с высокой селективностью (90%) и выходом (95-99 %), и получили соответствующие фурановые кетоны и спирты. Полученные фурановые спирты были рекомендованы в качестве модификаторов фурановых полимеров.

На селективность процесса гидрогенизации влияет тип катализатора и носителя (Al₂O₃, SiO₂, C, Cr₂O₃), модификатора для оксидных катализаторов (Na₂O, K₂O, SiO₂, CaO, BaO), промотор для скелетных медных катализаторов (Ta, Fe, Co), природа растворителя и гидрируемого соединения, температура реакции, давления водорода, контактная нагрузка, фаза реакции и другие факторы.

Таблица 1.

Зависимость селективности гидрирования фурановых кетонов от условий реакции на различных медных катализаторах

В таблице приведены данные зависимости селективности гидрирования фурфурола и его производных от условий реакций на различных медных катализаторах.

Из приведенных в таблице данных видно, что во всех случаях были получены фурановые спирты с высокой селективностью. Таким образом, можно отметить, что

1) селективное гидрирование боковой двойной связи без затрагивания карбонильной группы и фуранового цикла возможно практически на всех катализаторах гидрирования (Рt, Рd, Ni, Сu и др.) при невысоких температурах (20-80° С) в условиях частичного гидрирования.

 2) селективное гидрирование карбонильной группы с сохранением неизменной двойной связи и фуранового кольца (довольно специфическая реакция) осуществляется па платине по Адамсу, промотированной солями железа и цинка.

3) селективное гидрирование двойной связи и карбонильной группы без изменения фуранового цикла возможно провести на катализаторах, содержащих никель или медь; на первых в условиях частичного, на вторых — в условиях полного гидрирования при температурах 100— 180° С.

 4) селективное гидрирование двойной связи и фуранового цикла без восстановления карбонильной группы возможно осуществить на платине по Адамсу и скелетном Рd-Аl-катализаторе в интервале температур 20—100° С.

5) полное восстановление двойной связи, карбонильной группы и фуранового цикла осуществляется на никелевых, платиновых и палладиевых катализаторах в широком интервале температур (20—150°С).

6) для восстановления двойной связи, карбонильной группы гидрогенолиза углерод-кислородной связи в фурановом цикле можно использовать катализаторы, содержащие медь (хромит меди, скелетный Cu- Аl катализатор), при достаточно высоких тем­пературах (200—300° С).

Список литературы:

1. Р.Матякубов. Каталитическая гидрогенизация фурфурола и его производных. М: Изд-во «НИИТЭХим», 1988, - с. 54.
2. Р.Матякубов, Э.У.Мадалиев. Фурфуриловый спирт: получение, свойства, реакции. Фергана, изд-во «Техника», 2008,-с.68.
3. Э.А.Караханов, А.Г.Дедов. Каталитическое гидрирование гетероциклических соединений. М: Изд-во МГУ. 1986, С.-196.