CC BY
20
kuNiVERSLIM:
№ 5 (86)___- [ АУКИ_май. 2021 г.
ГИДРИРОВАНИЕ И ДЕГИДРИРОВАНИЕ ФУРАНОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА РАЗЛИЧНЫХ ГЕТЕРОГЕННЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ
Косимова Хафиза Холматовна
ассистент,
Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: xafizakasimova68@gmail. com
Мадаминов Сардор Махсудович
студент,
Ферганский Государственный Университет, Республика Узбекистан, г. Фергана
HYDROGENATION AND DEHYDROGENATION OF FURAN COMPOUNDS ON VARIOUS HETEROGENEOUS CATALYSTS
Khafiza Kasimova
Assistant, Fergana polytechnic institute, Uzbekistan, Fergana
Sardor Madaminov
Student,
Fergana state university, Uzbekistan, Fergana
АННОТАЦИЯ
Фурфурилиденкетоны селективно гидрируются на различных гетерогенных катализаторах при температуре 30-60°C до соответствующих фурановых кетонов, при температуре 100-130°С до соответствующих фурановых спиртов. При дегидрировании фурановых и других спиртов палладиевом катализаторе при температуре 300°С образуются фурановые кетоны с высоким выходом и селективностью
ABSTRACT
Furfurylidene ketones are selectively hydrogenated on various heterogeneous catalysts at a temperature of 30-60°C to the corresponding furan ketones, at a temperature of 100-130°C to the corresponding furan alcohols. The dehydrogena-tion of furan and other alcohols with a palladium catalyst at a temperature of300°С leads to the formation of furan ketones in high yield and selectivity.
Ключевые слова: различные гетерогенные катализаторы, реакции гидрирования и дегидрирования органических соединений, фурфурилиденкетоны и их селективное гидрирование и дегидрирование, модификация фу-рановых полимеров фурановыми спиртами.
Keywords: various heterogeneous catalysts for the reaction, hydrogenation and dehydrogenation of organic compounds, furfurylidene ketones and their selective hydrogenation and dehydrogenation, modification of furan polymers with furan alcohols.
Селективное гидрирование фурфурилиденкетонов в присутствии различных гетерогенных катализаторов в сравнительно низкой температуре были проведены на следующих соединениях. При этом с высоким выходом образуются насыщенные фурановые кетоны [таблица]. Эти условия могут быть выбраны для синтеза фурановых кетонов.
На селективность процесса гидрирования заметно влияет тип катализатора и носителя, модификатор и промотор, природа растворителя, давление водорода, контактная нагрузка, фаза реакции и другие факторы.
В таблице 1 приведены данные зависимости селективности гидрогенизации фурфурилиденкетонов различного строения на различных катализаторах.
Библиографическое описание: Косимова Х.Х., Мадаминов С.М. Гидрирование и дегидрирование фурановых соединений на различных гетерогенных катализаторах // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 5(86). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11737
№ 5 (86)
a uní
Ж те;
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
май, 2021 г.
Таблица 1,
Данные зависимости селективности гидрогенизации фурфурилиденкетонов различного строения на различных катализаторах
№ Гидрируемое соединение Условия гидрирования Селективность, %
Название Формула Катализатор Т- ра, о С Давление водорода кг.с/см2
1 Фурфурилиденацетон (ФА) \ у>—с=сн—с—сн3 CuO*Cr2Os*Ba O 50:47:3 60 60 92
2 Фурфурилиденацетон (ФА) \ J>—с=сн—с—сн3 Cu-Al-Ta 47:50:3 60 60 93
3 а-Фурилбутанон-3 П н; ¡ ч. J>—с —сн2—с—сн3 о Cu-Al-Ta 47:50:3 60 60 97
4 а -Тетрагидрофурилбутанон-3 П н2 у \ у—с —сн2—с—сн3 О Cu-Al-Ta 47:50:3 60 60 98
5 Дифурфурилиденацетон (ДиФА) ^ 3-Н=СН-^-СН=СН-> CuO*Cr2O3*Ba O 50:47:3 60 60 95
6 Дифурфурилиденацетон (ДиФА) ^ 3—н=СН—^—сн=сн-^ 3 Pd/C 5.5: 94.5% 60 100-160 100
7 Ди (а-фурил) пентанон-3 ГЛ^ Í _г\ \ —с — сн2—с—сн2—сн2-у Cu-Al-Ta 47:50:3 60 60 98
8 Ди (а -ТГФ) пентанон-3 ГЛ н2 у _ГЛ \ у—с — сн2—с—сн2—сн2-у Cu-Al-Ta 47:50:3 60 60 99
9 Ди (а -ТГФ) пентанон-3 Г~\ i ГЛ \ У—с —сн2—с—сн2—сн2-^ у CuO*Cr2O3*Ba O 50:47:3 60 60 99
10 Дифурфурилиденацетон (ДиФА) ^ 3-н=СН-^-СН=СН-3 Pd/C 5:95 60 60 99
11 Ди (а -фурил)-2-метилпента-нон-3 СН3 CuO*Cr2O3*Ba O 50:47:3 60 60 99,6
12 Дифурфурилиденацетофу-ран Q-r-K> CuO*Cr2O3*Ba O 50:47:3 60 60 85
13 Ди (а -фурил) пентен-1-он-3 г\ \ у—с -сн2-с—сн=сн-с' у О Cu-Al-Ta 47:50:3 60 60 95
В таблице приведенных данных видно, что во всех случаях были получены соответствующие насыщенные фурановые кетоны с высокой селективностью, независимо от типа примененного катализатора.
В настоящей работе мы провели каталитическую гидрогенизацию фурфурилиденкетонов и дегидрирования фурановых спиртов с целью получения насыщенных фурановых кетонов. Фурановые ке-тоны могут быть применены в качестве модификаторов при получении лаковых покрытий и в каче-
стве модельных соединений при изучении механизма реакции гидрогенизации, олигомеризации, полимеризации и сополимеризации фурфурилиденкето-нов.[3,5]
Исходя из этого мы изучали процесс селективной гидрогенизации фурфурилиденкетонов различного строения в присутствии Cu-Al и Pd/C катализаторах. Следует отметить, что реакция дегидрирования, в основном, осуществляется при температуре 200-650°С в зависимости от типа катализатора. Катализаторами реакции дегидрирования являются Cu, Fe, Ni, Co, Pt, Pd, Ag и другие
№ 5 (86)
A, UNÍ
Am те;
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
май, 2021 г.
Рисунок 1. Схема
Таким образом, фурановые кетоны можно получить низкотемпературным селективным гидрированием фурфурилиденкетонов над Cu-Al 30-60°C и дегидрированием Pd/с при температуре 300°-310°C. Первый способ является более энергосберегающим и экономичным по сравнению со вторым способом. Вышеизложенное можно выразить следующей схемой:
Простые и экономически выгодные реакции дегидрирования спиртов в карбонильные соединения нашли техническое применение в промышленности при дегидрировании Ci-Cs спиртов. Энергия активации реакции будет увеличиваться либо за счет адсорбционной, либо за счет десорбционной стадии. Это приводит в наличии максимума активности по отношению к данной реакции в ряду однотипных катализаторов или серии однотипных реакций на данном катализаторе. В монографии [2] даны примеры принципа применения энергетического соответствия к подбору оптимальных катализаторов и оценке направления реакций. Оказалось, что метод эффективен в отношении дегидратации и дегидрировании спиртов, дегидрирования циклогексановых углеводородов и фурановых соединений и ряда других реакций.[1]
Учитывая, что процессы гетерогенного катализа протекают непосредственно на поверхности катализатора, естественно, что все свойства поверхности, т.е. ее величина, химический состав поверхностного слоя, структура и т.п. играют существенную роль в активности катализатора. Даже относительно простые гетерогенные каталитические процессы, как например, дегидрирование спирта или гидрирование фурфурилиденкетонов протекают в нескольких стадиях 1) приближение реагентов к поверхности катализатора 2) адсорбция и ориентация молекул реагента на активных центрах 3) деформация связей в молекулах 4) химическое превращение активированных молекул 5) десорбция и удаление продуктов реакции с поверхности катализатора.
В работе [1] показано, что фурфурилиденкетоны в интервале температур 50-160°C на палладиевом катализаторе активно гидрируются с высокой селективностью 90-99% с количественным выходом до соответствующих фурановых кетонов. Известен способ получения фурилалканонов, заключающийся в том, что альдегиды фуранового ряда подвергают взаимодействию с различными кетонами, а затем образовавшиеся фурфурилиденкетоны гидрируют в присутствии катализатора Pd/с. [2]
Выход продуктов составляет 75%.
С целью упрощения процесса и увеличение выхода [3] продуктов предложен способ получения фу-рилалканонов-3, заключающийся в том, что фури-лалканолы-3 пропускают над палладированным углем при температуре 300°C. Процесс проводят в реакционной трубке, который помещают в электрическую печь с автоматической регулировкой температуры.
Экспериментальная часть
50 г 1-Фурилбутанола-З (т. кип. 70—71°С/блш;
1,4750; df 1,0201) было пропущено над палладированным углем при 300°C. Получено 49г катали-зата, при разгонке которого было выделено 40,5 г (81%) фурилбутанола-3 (т. 83,5—84,5°С/9 мм; С
1,4707; 1,0354). 30 г 1,5-Ди (а-фурил) пента-
нола-3 (т. кип. 128°С/ 3 мм; ll^0 1,5042; 1,1061)
было пропущено над палладированным углем при 310°C. Получено 23 г катализата из которого разгонкой на колонке выделено 26,5 г (85%) 1,5-ди (а-фу-
20
рил) пентанола-3 (т. кип. 136—137,5°С/4 мм; TlD 1,5023; d2t> 1,1011).
Таким образом, целью энергетически экономичного способа получения фурилалканонов является низкотемпературное 30-60°C селективное гидрирование фурфурилиденкетонов над Cu-Al и Pd-C 50-150°С катализаторами [4].
№ 5 (86)
universum:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
май, 2021 г.
Список литературы:
1. Dilrabo A., Xafiza K., Mirzahujayeva N. Furan-phenolic oligomers //ACADEMICIA: An International Multidisciplinary Research Journal. - 2020. - Т. 10. - №. 6. - С. 1706-1712.
2. Абсарова Д.К. и др. Каталитическая полимеризация фурано-эпоксидных олигомеров // Universum: технические науки. - 2019. - №. 12-2. - С. 51-54.
3. Баландин А.А. Мультиплетная теория катализа.: часть 2. М: «Наука» 1964, с. 210.
4. Матякубов Р. и др. Гидрирование дифурфурлиденацетона на палладиевых катализаторах // Universum: технические науки. - 2020. - №. 3-2 (72).
5. Шуйкин Н.И., Караханов Р.А., Иброхимов И. и др. А.С №166712 от 01.12.1964 (СССР).
