Гидрирование дифурфуримиленацетона на палладиевых катализаторах

АННОТАЦИЯ

В статье описан процесс исследования селективной гидрогенизации дифурфурилиденацетона на палладиевом  катализаторе, нанесённый на уголь в присутствии различных растворителей при температуре 20-160°С  Выбраны оптимальные условия получения 1.5 ди (α -фурил) пентанона -3 высоким выходом

ABSTRACT

In this research, we studied the process of selective hydrogenation of DIFURFURLIDENACETONE on a palladium  catalyst deposited on coal in the presence of various solvents at a temperature of 20-160 ° C. Optimal conditions for obtaining 1.5 di (α -furyl) pentanone -3 in high yield were studied

Ключевые слова: каталитическая гидрогенизация, дифурфуримиденацетон, палладиевый катализатор, модификатор, растворитель-ТГФС,селективность.

Keywords: catalytic hydrogenation, difurfurilidedenacetone, palladium catalyst, modifier, solvent-THF, selectivity.

Каталитическая гидрогенизация производных фурана с целью получения различных соединений фуранового и тетрагидрофуранового ряда широко применяется в промышленности. Потребность народного хозяйства в фурановых и тетрагидрофурановых соединениях возрастает из года в год и эти вещества применяются в различных отраслях народного хозяйства; в производстве полимерных материалов, пластификаторов, медицинских препаратов и как компонент ракетного топлива.

Гидрогенизация фурановых соединений в промышленности осуществляется в жестких условиях (высокое давление и температура) и при этом образуются побочные продукты, ухудшающих качество целевого продукта. Проблема повышения качество и выхода целевых продуктов гидрогенизации связана прежде всего с подбором высокоактивных и селективных катализаторов, обеспечивающих мягкие условия проведения процессов.         Стадийность каталитической гидрогенизации фурановых соединений на различных катализаторах интерпретированы с точки зрения энергетического и структурного соответствия мультиплетеной теории катализа академика А.А.Баландина. Сопоставление теоретических предсказаний мультиплетеной теории с экспериментальными данными на примере каталитической гидрогенизации фурфурола и его производных, в частности, дифурфурилденацетона на различных гетерогенных катализаторах, несомненно представляет теоретический и практический интерес, то есть молекула фурфурилкетона является сопряженной системой сложной по строению, содержащей большое число реакционноспособных центров.

Дифурфурилиденацентон – продукт конденсации двух молекул фурфурола с молекулой ацетона – является составной частью мономера «ФА», выпускаемого в больших количествах, как отечественной промышленностью, так и за рубежом. Его также получают как индивидуальное соединение путем щелочной конденсации фурфурола с ацетоном. Важность проблемы каталитической гидрогенизация фурановых соединений заключается в том, что осуществление гидрогенизационных процессов позволит разработать новые методы синтеза труднодоступных соединений, которые могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства. Тетрагидрофурфуриловый спирт ТГФС применяется в авиационной промышленности и ракетной технике.

Гомополимеры и сополимеры фурфурилового спирта широко применяется при изготовлении стержней и форм в литейном производстве, при химической защите металлического оборудования и в качестве химических и термостойких покрытий (лаки, покрытия, замазки, полимербетоны, полимеррастворы и др.). Полимеры фурфурилового спирта, также широко применяются при получении углерод-углеродных композиционных материалов; другие тетрагидрофурфуриловые соединения применяются при производстве полимеров особого назначения, а также могут быть применены в качестве модификаторов и пластификаторов поливинилхлоридных, фурановых, фенолоформальдегидных, карбамидоформальдегидных и других полимеров.[5.6]

Повышенный интерес к каталитическим синтезам фурановых и тетрагидрофуранов соединений обусловлен тем, что именно на их основе создают принципиально новые полимерные материалы, позволяющие применять в различных агрессивных и экстремальных условиях. Кроме того, фурановые и тетрагидрофурановые соединения являются физиологически активным веществам и могут быть применены в качестве лекарственных препаратов, фунгицидов, гербицидов, инсектицидов, а также в др. отраслях народного хозяйства (при обогащении медно-молибденовых руд и при экстракции редких и благородных металлов).

Целью настоящей работы явилась подбор условий селективного гидрирования дифурфурилиденацетона в 1,5 – ди (a - фурил) пентанона -3 и повышения выхода целевого продукта до теоретического значения.

Поставленная цель достигается тем, ДИФА подвергают католической гидрогенизации в среде ТГФС над палладиевым промышленным катализатором КДФ-35 (катализатор дикарбонилирования фурфурола в фуран).

Известно, что на палладиевом и медном катализаторах селективное гидрирование двойной связи с боковой цепи осуществляется при невысоких температурах и давлениях.[3,4]

Следует отметить, что палладиевый катализатор КДФ-35 выпускается в промышленности многотоннажно, в виде 5% Pd, нанесённого на уголь. Палладиевые катализаторы, в промышленности применяются в каталитическом окислении, гидрировании и дегидрировании. Исходный ДИФА выпускаются промышленностью и широко применяется при синтезе термостойких полимеров и сополимеров. А продукт селективной гидрогенизации 1,5 – ди (a - фурил)-пентанон-3 могут применяться в качестве лаковых покрытий, модификатора фурановых полимеров.[5,6] 

В таблице суммированы данные, показывающие влияние природы растворителя и температуры на выход 1,5-ди (a - фурил) пентанона-3

Таблица 1.

Влияние природы растворителя и температуры на выход 1,5-ди пентанона-3

Из таблицы  видно, что наибольший выход 1,5-ди (a -фурил) пентанона -3, достигается при проведении реакции гидрогенизаций в среде тетрагидрофурфурилового спирта при температуре 150⁰С.

Причиной высокой селективности процесса гидрирования дифурфурилиденацетона в 1,5-ди (a - фурил) пентанона -3 в среде ТГФС, объясняется в том, что на активных центрах палладиевого катализатора, ответственного на гидрирование двойных связей фуранового цикла и карбонильной группы адсорбирован растворитель-ТГСФ.

Таким образом, подобраны оптимальные условия селективного гидрирования дифурфурилиденацетона и эти условия получения целевого продукта реакции могуть быть применены в пилотной установке для укрупнёного производства [7,8].

Список литературы:
1. Ph.Tomas. Raney nicкel. VII Varions hydrogenations by nickel inhibited with mettle iodide. RG Journal Impact: Bulletin de la Société chimique de France. 1954, 529.
2. Р.Матьякубов. каталитическая гидрогенизация фурфурола и его производные. – Москва: НИИТЭХИМ. 1988. – с.2-54.
3. Дадаходжаев А. Т., Маматалиев Н. Н. СПОСОБЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИКЕЛЯ ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ //Universum: технические науки. – 2019. – №. 4 (61).
4. Маматова З. и др. ПОЛУЧЕНИЕ КАТАЛИЗАТОРА ГИДРИРОВАНИЯ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ //Актуальная наука. – 2019. – №. 4. – С. 8-13.
5. Получение хинолиновых оснований на основе ароматических аминов реакцией с карбонильными соединениями получения гетероциклов в паровой фазе // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Хошимов Ш.М. [и др.]. 2019. № 11(68).
6. Абдсарова Д. К., Тожиев Э. А. ПОЛУЧЕНИЕ СПИРТОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННЫМ СПОСО-БОМ СОДЕРЖАЩИХ ПЯТИЧЛЕННЫХ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СПИРТОВ //Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; Заместитель главного редактора: Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; Члены редакционной коллегии. – 2019. – С. 96
7. Каталитическая полимеризация фурано-эпоксидных олигомеров // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Абсарова Д.К. [и др.]. 2019. № 12(69).
8. Ахмадалиев М. А., Юсупова Н. А. РЕАКЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ДИФУРФУРИЛИДЕНАЦЕТОНА-ДИФА //Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; Заместитель главного редактора: Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; Члены редакционной коллегии. – 2019. – С. 13.
9. Хамракулова М. Х., Абдуллаева М. А. Оптимизация процесса отбелки соевого масла //Главный редактор: Ахметов Сайранбек Махсутович, д-р техн. наук; Заместитель главного редактора: Ахмеднабиев Расул Магомедович, канд. техн. наук; Члены редакционной коллегии. – 2019. – С. 67.