CC BY
159
KiMYA PROBLEML9M № 4 2014
377
УДК 541.128.3
КАТАЛИТИЧЕСКОЕ АЛКИЛИРОВАНИЕ 2-МЕТИЛФЕНОЛА ПРОПАНОЛОМ-2
Н.А.Агаева, К.М.Муталлимова, Д.Б.Тагиев
Сумгайытский государственный университет AZ 5008, Сумгайыт, 43 квартал, e-mail: irapon.sdu@mail.ru
Исследована реакция алкилирования 2-метилфенола пропанолом-2 в присутствии кобальтферритового катализатора. Изучено влияние температуры, объемной скорости подачи сырья и мольного соотношения исходных компонентов на показатели реакции. Установлены основное и побочные превращения, имеющие место в условиях катализа. Найдены условия для высокоселективного и эффективного синтеза 2 изопропил-6 метилфенола.
Ключевые слова: 2-метилфенол, пропанол-2, алкилирование, 2 изопропил 6-метилфенол.
Пропил- и изопропил производные метилфенолов являются ценными полупродуктами в получении полимерных материалов, антиоксидантов, противомик-робных агентов, лекарственных препаратов, витаминов и химических ядов для сельского хозяйства [1,2].
В данной работе приводятся результаты исследования реакции алкилирования 2-метилфенола пропанолом-2 в присутствии кобальтферритового катализатора, модифицированного марганцем, состава Со0,9Мп0дЕе2О47-А12О3. Эта каталитическая система проявляла высокие каталитические свойства и в реакции алкилировании крезолов пропанолом-1 [3].
Опыты проводили в реакторе с неподвижным слоем ферритового катализатора, объем которого составлял 10 см3. Полученные продукты реакции
анализировали хроматографическим и спектральным методами. Хроматографи-ческий анализ проводился на приборе Хром-5 с пламенно-ионизационным детектором при программировании температуры в пределах 100-2000С со скоростью 100С/мин. В качестве жидкой фазы был использован апиезон-М, нанесенный в количестве 12 мас. % на хромотон Н. Относительная погрешность при анализе не превышала 3.0%.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Алкилирование 2-метилфенола пропанолом-2 проводилось в широком интервале входных величин. Было изучено влияние температуры (Т), объемной скорости подачи сырья (и) и мольного соотношения 2-метилфенола и пропанола-2 (V) на показатели реакции. Установлены основные и побочные превращения в условиях катализа и условия для селективного и эффективного синтеза целевого продукта.
Полученные результаты реакции алкилирования 2-метилфенола пропано-лом-2 в присутствии кобальтферритового катализатора, модифицированного марганцем, приведены в таблице на рисунках 1,2.
Как видно из этих данных, основными продуктами катализа являются 2-изопропил-6-метилфенол, 4-изопропил-2-метилфенол, 2,4-диизопропил-6-метил-фенол. В алкилатах присутствует также в незначительном количестве 3-изопропил-6-метилфенол и другие алкилфенолы, в частности, ксиленолы и этилкрезолы (таблица).
Повышение температуры и уменьшение объемной скорости подачи сырья увеличивает конверсию 2-метил-фенола и выход 2-изопропил-6-метил-фенола на пропущенный 2-метилфенол. Одновременно снижается селективность образования 2-изопропил-6-метилфенола.
При указанном изменении этих факторов растет и скорость последовательного алкилирования полученного 2-изопропил-6-метилфенола до 2,4-диизопропил-6-
метилфенола, образования
при этом селективность 2,4-диизопропил-6-метил-
фенола достигает 13.0% (при 380 С) и
8.0% (при 0.25ч-1) (рис.1 и 2).
Влияние мольного соотношения исходных компонентов на реакцию
______„„„т „ . -г тлпО^ „ п тг -1
Наименование Мольное соотношение 2-метилфенол : пропанол-2
2:1 1.5: 1 1:1 1:1.5 1:2
Получено в мас. %, в том числе
2-метилфенол 66.7 57.7 43.9 32.5 24.7
Пропанол-2 7.3 9.5 15.3 21.1 26.0
2- изопропил-6-метилфенол 14.9 19.1 24.0 22.9 22.1
3 -изопропил-6-метилфенол - 0.3 0.7 1.6 2.1
4-изопропил-6-метилфенол 0.4 0.7 1.3 2.1 2.7
2,4-диизопропил-6-метилфенол 0.8 1.3 1.6 3.7 4.7
Другие алкилфенолы 0.1 0.3 0.8 0.9 1.2
Высококипящие продукты - - - 0.2 0.4
Вода 6,7 7.7 8.8 9.9 10.7
Газ + потери 3.1 3.4 3.6 5.1 5.5
Конверсия 2-метилфенола, % 14.8 21.0 31.5 40.3 47.9
Конверсия пропанола-2, % 66.2 64.9 57.4 53.7 50.6
Выход основных продуктов
реакции в расчете на прореаги-
ровавший 2-метилфенол, %
2-изопропил-6-метилфенол 92.6 89.4 85.7 75.1 70.3
3 -изопропил-6-метилфенол - 1.3 2.4 5.2 6.8
4-изопропил-6-метилфенол 2.5 3.1 4.8 7.0 8.5
2,4-диизопропил-6-метилфенол 3.9 4.9 4.5 9.6 11.5
Интересно отметить, что при взаимодействии 2-метилфенола пропанолом-2 практически отсутствует 0-(кислород)
СН з ОН
ОН +
алкилирование 2-метилфенола и в условиях катализа имеет место исключительно С-алкилирование крезола:
СНз СНз
)Н
О
-Н20 \0/-он -я20 >\0^ОН
Л Л
Как видно из таблицы, мольное соотношение исходных компонентов оказывает существенное влияние на показатели реакции. Наилучшая селективность образования 2-изопропил-6-метилфенола (92.6%) достигается при двукратном мольном избытке 2-метилфенола в сырье. Однако в этом случае выход 2-изопропил-6-метилфенола на пропущенный 2-метилфенол составляет всего 13.7%. Наилучший выход целевого продукта (33,7%), а именно, 2-изопропил 6-
метилфенола достигается при двукратном мольном избытке спирта в исходной смеси. Однако в этом случае селективность образования этого продукта равна 70.3%. Повышение парциального давления пропанола-2 в сырье повышает селективность образования других изомеров моноизопропилпроизводных 2-метилфенола, а именно 3-изопропил-6-метилфенола и особенно 4-изопропил-6-метилфенола.
КАТАЛИТИЧЕСКОЕ АЛКИЛИРОВАНИЕ 2-МЕТИЛФЕНОЛА э79
Повышение парциального давления пропанола-2 в сырье повышает селективность образования других изомеров моноизопропилпроизводных 2-метил-
фенола, а именно 3-изопропил-6-метил-фенола и особенно 4-изопропил-6-метилфенола. В алкилатах существенно повышается и концентрация 2,4-диизо-пропил-6-метилфенола. Следовательно, увеличение концентрации спирта в сырье усиливает реакции последовательного алки-лирования 2-изопропил-6-метилфенола и возможно его изомеризацию. При мольном соотношении 2-метилфенол : пропанол-2= 1.5 : 1 селективность реакции по целевому
продукту составляет 89.4%, а конверсия исходного метилфенола всего 21.0%, а в случае и=1: 1.5, несмотря на достаточную конверсию 2-метилфенола (40.3%) селективность реакции по 2-изопропил-6-метилфенолу не превышает 75.1%. На основе проведенных исследований нами выбраны условии (Т-3400С, и=0.75ч-1, V=1:1), которые позволяет получить наилучшие результаты. В найденных условиях процесса выход 2-изопропил-6-метилфенола на прореагировавший и пропущенный 2-метилфенол составляет соответственно 85.7 и 27.0%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Харлампович Г.Д., Чуркин Ю.В. Фенолы 3. Тагиев Д.Б., Агаева А. А, Назарова М.К. // М.: Химия, 1974, 376 с. Каталитическое алкилирование крезолов (Harlampovich G.D., Churkin Ju.V. Fenoly M.: пропанолом-1 // ЖПХ. 2013, 86, № 8, Himija, 1974, 376s.). с.1278-1281.
2. Zvi Rappoport. Patai Series: The Chemistry (Tagiev D.B., Agaeva A.A, Nazarova M.K. // of Functional Groups. / The chemistry of Kataliticheskoe alkilirovanie krezolov propa-phenols. part 2. Wiley An. inter. Science, 2003, nolom-1. //ZhPH. 2013, 86, № 8, s.1278-1281). 1629 p.
2-METiLFENOLUNPROPANOL-2 HO KATALiTiKALKiLL3§M3Si
N. d.Agayeva, KM.MütsUimova, D.B. Tagiyev
Sumqayit Dövbt Universiteti AZ 5008 Sumqayit, 43-cü m3h3ll3; e-mail: irapon.sdu@mail.ru
Kobaltferrit katalizatorun i§tiraki il3 2-metilfenolun propanol-2 il3 alkill3§m3 reaksiyasi tsdqiq edilmi§dir. Temperatur, verihn xammalin h3cmi sür3ti v3 ilkin komponenthrin mol nisb3tinin reaksiyanin göst3ricil3rin3 t3siri öyr3nilmi§dir. Kataliz §3raitind3 ba§ ver3n 3sas v3 yan gevrilm3l3r a§karlanmi§ v3 2-izopropil-6-metilfenolun yüks3k selektiv v3 effektli sintezi ügün §3rait mü3yy3n edilmi§dir. Agar sözlzr: 2-metilfenol, propanol-2, alkill3§m3, 2-izopropil-6-metilfenol.
CATALYTIC ALKYLATION OF METHYL-PHENOL WITH PROPANOL-2
N.A.Agayeva, K.M.Mutallimova, D.B. Tagiyev
Sumgayit State University 43 block, Sumgayit, Azerbaijan Republic, AZ 5008, e-mail: irapon. sdu@mail.ru
The alkylation reaction of 2-methyl-phenol with propanol-2 in the presence of cobalt-ferrite catalyst has been analysed. The impact of temperature, volumetric rate of raw material supply and mole ratio of components on reaction indices has been studied. Main and secondary conversions occurring in terms of catalysis revealed. Conditions for high selectivity and effective synthesis of 2 izopropyl-6 methylphenol identified. Keywords: 2-methylphend, propanol-2, alkylation, 2 izopropyl-6 methylphenol.
Поступила в редакцию 16.10.2014.
KiMYA PROBLEML9M № 4 2014
