Селективное гидрирование фурановых соединений на медных катализаторах

Selective hydrogenation of furan compounds in copper catalysts
Цитировать:
Селективное гидрирование фурановых соединений на медных катализаторах // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Матякубов Р. [и др.]. 2021. 4(82). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11492 (дата обращения: 17.05.2021).
Прочитать статью:

 

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

Гидрируемое соединение

Условия гидрирования

Селективность, %

Название

Формула

Катализатор

Т-ра, 0С

Давление водорода кг.с/см2

1

Фурфурол

 

Cu-Al

50:50

100-130

60

98,5

2

Фурфурол

Cu-Al-Ta

47:50:3

100-130

60

99,0

3

Фурфурол

CuO*Cr2O3*BaO

50:47:3

100-130

60

97,0

4

Фурфурилиденацетон (ФА)

CuO*Cr2O3*BaO

50:47:3

110-130

60

92

5

Фурфурилиденацетон (ФА)

Cu-Al-Ta

47:50:3

110-130

60

93

6

α-фурилбутанон-3

Cu-Al-Ta

47:50:3

110-130

60

97

7

α -тетрагидрофурилбутанон-3

Cu-Al-Ta

47:50:3

110-130

60

98

8

Дифурфурилиденацетон (ДиФА)

 

CuO*Cr2O3*BaO

50:47:3

130

60

95

9

Дифурфурилиденацетон (ДиФА)

 

CuO*Cr2O3*BaO

50:47:3

140

60

97

10

Ди (α-фурил) пентанон-3

 

Cu-Al-Ta

47:50:3

140

60

98

11

Ди (α -ТГФ) пентанон-3

 

Cu-Al-Ta

47:50:3

150

60

99

12

Ди (α -ТГФ) пентанон-3

 

CuO*Cr2O3*BaO

50:47:3

140

60

99

13

Дифурфурилиденацетон (ДиФА)

 

Pd/C

5:95

140

60

99

14

Ди (α -фурил)-2-метилпентанон-3

 

CuO*Cr2O3*BaO

50:47:3

150-160

60

99,6

15

Дифурфурилиденацетофуран

 

CuO*Cr2O3*BaO

50:47:3

100-135

60

85

16

Ди (α -фурил) пентен-1-он-3

 

Cu-Al-Ta

47:50:3

100-135

60

95

 

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.
Информация об авторах

канд. хим. наук Ферганский государственный университет, Узбекистан г. Фергана

Candidate of chemical sciences ,Fergana State University, Uzbekistan Fergana

канд. наук Ферганский политехнический институт, Узбекистан г. Фергана

Candidate of Sciences Fergana Polytechnic Institute, Uzbekistan Fergana

студент, Ферганский политехнический институт, Узбекистан г. Фергана

The student, Fergana Polytechnic Institute, Uzbekistan Fergana

студент, Ферганский государственный университет, Узбекистан г. Фергана

The student, Fergana State University, Uzbekistan Fergana

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top